WOI-TV gik i luften den 21. februar 1950. Det var den anden tv-station i Iowa (efter WOC-TV, nu KWQC-TV, i Davenport) og den første i Des Moines-området. Den blev oprindeligt sendt på kanal 4, men flyttede til kanal 5 i 1952. Programmerne kom fra ABC, CBS, NBC og DuMont-netværket i stationens tidlige år, men den var først og fremmest tilknyttet CBS. NBC forsvandt fra programmet, da WHO-TV (kanal 13) tilmeldte sig i 1954, og CBS forsvandt, da KRNT-TV (kanal 8, nu KCCI) tilmeldte sig i 1955 på grund af KRNT’s langvarige tilknytning til CBS-radioen, og kanal 5 blev udelukkende en ABC-affiliate. I slutningen af 1950’erne var stationen også kortvarigt tilknyttet NTA Film Network.
WOI-TV var oprindeligt ejet af Iowa State University i Ames sammen med dets ikke-kommercielle WOI-radiostationer (AM 640 og FM 90.1), hvilket gjorde den til den første kommercielle tv-station i USA, der var ejet af et større college (i dag er kun to kommercielle tv-stationer ejet af offentlige universiteter: KOMU-TV i Columbia, Missouri og WVUA-CD/WVUA i Tuscaloosa, Alabama). Som sådan sendte den nogle uddannelsesprogrammer fra starten, indtil Des Moines’ offentlige skoler i 1959 tilsluttede sig KDPS-TV (kanal 11, nu KDIN-TV). WOI-TV’s startomkostninger blev betalt af de resterende midler fra et føderalt tilskud til universitetet for arbejdet med Manhattan-projektet. WOI’s faciliteter blev brugt af universitetet til at levere forelæsninger via satellit.
Den 17. juni 1992 stemte Iowa Board of Regents for at sælge WOI-TV til Capital Communications Company, et joint venture mellem Citadel Communications (ikke relateret til radiostationens ejer Citadel Broadcasting) og Connecticuts Lynch Corporation– for 14 millioner dollars. Regentsrådet blev straks konfronteret med en retssag anlagt af “Iowans for WOI-TV, Inc.”, som modsatte sig salget og hævdede, at stationen var en fordel for universitetet. Den 1. marts 1994 blev WOI-TV endelig solgt, mens universitetet beholdt WOI-radiostationerne. Capital flyttede WOI-TV’s studier til et midlertidigt sted i Des Moines senere samme år. I 1998 flyttede WOI-TV til sine nuværende studier.
WOI-TV var hjemsted for USA’s længst kørende lokale børneprogram, The Magic Window. Programmet kørte uafbrudt fra 1951 til 1994. Den oprindelige vært (1951-1953) var Joy (Ringham) Munn. Producenten Dick Hartzell (Ford Foundation Experimental Programming Development) havde to små børn og var bekymret over manglen på gode programmer for børn. Hartzell bad Joy om at hjælpe ham med at planlægge en håndarbejdsafdeling til et nyt program, og snart fik hun rollen som vært for “The Magic Window”. Senere var Betty Lou Varnum vært i de sidste 40 af disse år.
I august 2011 producerede komikeren Stephen Colbert en række politiske tv-reklamer gennem sin “Colbert Super PAC”, der skulle køre i Iowa og opfordrede Iowa-borgerne til at stemme på Texas’ guvernør Rick Perry ved 2011 Ames Straw Poll for republikanske kandidater til præsidentvalget i 2012. I reklamerne opfordres vælgerne til at stemme på en skrivekandidat ved at stave Perrys efternavn “PArry”, “med et ‘A’ for IowA og Amerika”. “Rick PArry” ville således være en fiktiv kandidat. Både KCCI og WHO godkendte at vise annoncerne, mens WOI ikke gjorde det, da de mente, at annoncerne var “forvirrende for seerne”. Colbert reagerede ved at råbe stationen op på nationalt tv i et afsnit den 11. august af hans Comedy Central-show The Colbert Report, hvor han hævdede, at stationens ledere “sidder i deres elfenbenssiloer og leger dukkefører med den nationale politik”. I afsnittet af 15. august undskyldte Colbert over for WOI’s administrerende direktør/Citadel-præsident Ray Cole for hans udfald. Han fortsatte med at udfordre stationen, som han sarkastisk kaldte “Des Moines’ nyhedsleder” gennem hele sagaen, til at finde ud af det nøjagtige antal stemmer på “Rick PArry” ved afstemningen og opfordrede hele aftenens ankerhold og den ukuelige reporter Katie Eastman til at gøre det. GOP’s embedsmænd har ikke frigivet disse oplysninger og har heller ikke til hensigt at gøre det. Ifølge indgivelser til Federal Elections Commission donerede WOI-DT senere 1170 dollars til Colberts Super PAC.
Den 16. september 2013 meddelte Citadel, at selskabet ville sælge WOI-DT sammen med KCAU-TV i Sioux City og WHBF-TV i Rock Island, Illinois, til Nexstar Broadcasting Group for 88 millioner dollars. Nexstar overtog straks stationens drift gennem en tidsmægleraftale. Handlen fulgte Citadel-stifter og direktør Phil Lombardo’s beslutning om at “sætte farten ned” samt Lynch Entertainment’s ønske om at afhænde sine investeringer i WOI og WHBF. Salget blev afsluttet den 13. marts 2014. Ved handlen blev WOI genforenet med to af sine tidligere Citadel-søsterstationer, WIVT i Binghamton, New York og WVNY i Burlington, Vermont. Nexstar meddelte derefter den 4. november 2014, at selskabet også ville købe CW affiliate KCWI fra Pappas Telecasting for 3,5 mio. dollars. Salget blev afsluttet den 14. marts 2016, og Nexstar meddelte kort efter, at KCWI ville forlade sine studier i centrum af Des Moines og konsolidere sine aktiviteter med WOI på Westown Parkway.
Den 5. januar 2015 blev WOI relanceret som Local 5. Ændringen kom som en del af Nexstars investeringer i stationen, som betød opgraderinger af stationens studieudstyr og indførelsen af et nyt nyhedsstudie med en touchscreen-skærm. Stationen relancerede også sine morgennyheder som Good Morning Iowa og vil lægge større vægt på politisk dækning og på, hvordan historier “betyder noget” for seerne som en del af den overordnede dækning. En uge senere tog stationen deres anden underkanal, som bragte den døende Live Well Network, mørk, uden nogen erstatningsprogrammering indtil august 2016, da Laff blev lanceret på pladsen.
Den 3. december 2018 meddelte Nexstar, at den ville overtage aktiverne i Chicago-baserede Tribune Media – som har ejet NBC affiliate WHO-DT (kanal 13) siden december 2013 – for 6,4 mia. dollars i kontanter og gæld. Nexstar er afskåret fra at overtage WHO-DT direkte eller indirekte, da FCC-reglerne forbyder fælles ejerskab af mere end to stationer på det samme mediemarked eller to eller flere af de fire bedst vurderede stationer på markedet. (Desuden kan ethvert forsøg fra Nexstars side på at overtage driften af WHO-DT gennem lokal markedsføring eller aftaler om fælles tjenester være underlagt lovgivningsmæssige hindringer, der kan forsinke afslutningen af FCC’s og justitsministeriets gennemgang og godkendelse af overtagelsen). Som sådan vil Nexstar være nødt til at sælge enten WHO-DT eller WOI-DT til et separat, ikke-relateret selskab for at løse ejerskabskonflikten. (Da KCWI ikke er blandt de fire største seertal pr. dag og derfor ikke er i konflikt med de eksisterende FCC-regler om ejerskab på markedet, kan denne station eventuelt beholdes af Nexstar, uanset om Nexstar vælger at beholde ejerskabet af WOI eller sælge WOI for at erhverve WHO eller, hvis den afhændes, sælges til den potentielle køber af WOI.)
Den 20. marts 2019 blev McLean, Virginia-baserede Tegna Inc. meddelt, at det ville købe WOI og KCWI fra Nexstar ved fusionens gennemførelse som en del af selskabets salg af 19 Nexstar- og Tribune-drevne stationer til Tegna og E. W. Scripps Company i separate aftaler til en værdi af 1 dollar.WOI/KCWI-duopolet vil sammen med Moline, Illinois’ søsterstation WQAD-TV (som Nexstar på vegne af Tribune også har planer om at afhænde til Tegna som en del af spin-offs) være Tegnas første tv-ejendomme i Iowa. Salget blev afsluttet den 19. september 2019. Den 20. februar 2020 blev David Loving udnævnt til ny administrerende direktør og vil overtage sine opgaver den 2. marts 2020.